cpu卡的接口特性、傳輸協(xié)議與讀寫程序設(shè)計(jì)

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1、CPU卡的接口特性、傳輸協(xié)議與讀寫程序設(shè)計(jì)摘要介紹ISO7816－4及中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范所規(guī)定的T=0協(xié)議的CPU卡與終端之間的接口特性和傳輸協(xié)議,及以C51語言設(shè)計(jì)的CPU卡復(fù)位、下電及讀寫程序。關(guān)鍵詞IC卡CPU卡終端復(fù)位字符傳輸協(xié)議（T=0協(xié)議）　　IC卡的概念是20世紀(jì)70年代提出的。法國(guó)BULL公司首創(chuàng)IC卡產(chǎn)品,并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個(gè)方面。IC卡的核心是集成電路芯片,一般為3μm以下的半導(dǎo)體技術(shù)制造。IC卡具有寫入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。IC可存儲(chǔ)其中的內(nèi)容,根據(jù)需要可以有條件地供外部讀取,或供內(nèi)部信息處理或校驗(yàn)用?！　「鶕?jù)各種集成電路的不同

2、,IC卡可以分為以下三類：存儲(chǔ)器卡、邏輯加密卡與CPU卡。其中,存儲(chǔ)器卡僅有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,沒有安全措施;邏輯加密卡僅有幾個(gè)字節(jié)的密碼,卡中有一個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器,如果指定次數(shù)驗(yàn)證密碼失敗,則卡中數(shù)據(jù)被自動(dòng)鎖死,該卡數(shù)據(jù)不能再更改;CPU卡是這三類IC卡中最高級(jí)的卡,一般有ROM、RAM和EEPROM三種存儲(chǔ)器。ROM中存放的是程序,程序是為IC卡的CPU專門設(shè)計(jì)的,用來解釋讀寫器終端送來的命令。IC卡應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用需要由終端送一系列命令到CPU卡,通過改變命令的內(nèi)容和命令的順序就可以滿足不同的需要,因此有較高的靈活性;同時(shí),因?yàn)镃PU有計(jì)算功能,存儲(chǔ)容量又大,可以進(jìn)行比較復(fù)雜的加密/解密運(yùn)算,極

3、大提高了安全性。EEPROM主要用來存放一些應(yīng)用數(shù)據(jù),其容量比邏輯加密卡大,可實(shí)現(xiàn)一卡多用,是目前最安全的卡類型。因此,CPU卡是目前IC卡的重要發(fā)展方向之一。1CPU卡的接口特性1.1觸點(diǎn)定義　　觸點(diǎn)的定義遵循ISO7816－2的規(guī)定,如圖1所示。符號(hào)說明如表1所列。圖1?CPU卡的觸點(diǎn)表1?符號(hào)說明1.2?字符幀　　數(shù)據(jù)在I/O上以圖2所示的字符幀方式傳輸。圖2?字符幀傳輸方式　　每個(gè)位寬是1個(gè)etu,etu=372/f。在此處,f=3.57MHz?！　∑鹗嘉挥山邮斩送ㄟ^對(duì)I/O周期采樣獲得,采樣周期應(yīng)小于0.2etu。2個(gè)連續(xù)字符起始位上升沿之間的間隔時(shí)間等于（10±0.2）etu加上

4、1個(gè)保護(hù)時(shí)間（最少2個(gè)etu）。在保護(hù)時(shí)間內(nèi),卡與終端都應(yīng)處于接收模式（I/O為高電平狀態(tài)）。如果卡或終端作為接收方檢測(cè)出奇偶錯(cuò)誤,則I/O被置為低電平,以向發(fā)送方表明出現(xiàn)錯(cuò)誤。1.3?卡操作　　卡操作的步驟如下：　?、?將卡插入終端接口設(shè)備,使兩者的觸點(diǎn)相接并激活觸點(diǎn);　　②?將卡復(fù)位,建立卡與終端間的通信;　?、?執(zhí)行操作;　　④釋放觸點(diǎn),并從接口設(shè)備取出卡片。　　以下是除第③步（執(zhí)行操作）以外,各步的時(shí)序要求。　?。?）?觸點(diǎn)激活　　時(shí)序如圖3所示。圖3?觸點(diǎn)激活時(shí)序　?。?）??卡復(fù)位　　卡利用低電平復(fù)位來完成異步復(fù)位應(yīng)答,隨著觸點(diǎn)的激活,終端將進(jìn)行一個(gè)冷復(fù)位并從卡獲得復(fù)位應(yīng)答。冷復(fù)

5、位時(shí)序如圖4所示。圖4?冷復(fù)位時(shí)序　　冷復(fù)位過程之后,如果收到的復(fù)位應(yīng)答信號(hào)不滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,終端將啟動(dòng)一個(gè)熱復(fù)位并從卡獲得復(fù)位響應(yīng)。熱復(fù)位時(shí)序如圖5所示。圖5?熱復(fù)位時(shí)序　　在實(shí)際程序設(shè)計(jì)時(shí),由Reset子程序?qū)崿F(xiàn)觸點(diǎn)激活和卡復(fù)位?！　。?）?觸點(diǎn)釋放時(shí)序　　觸點(diǎn)釋放時(shí)序過程如圖6所示。圖6?觸點(diǎn)釋放時(shí)序2傳輸協(xié)議與卡命令處理程序　　ISO7816－4及中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范所規(guī)定的異步半雙工傳輸協(xié)議,是關(guān)于終端為實(shí)現(xiàn)傳輸控制和特殊控制而發(fā)出的命令的結(jié)構(gòu)及其處理過程,包括了兩種協(xié)議：字符傳輸協(xié)議（T=0）和塊傳輸協(xié)議（T=1）。本文著重討論字符傳輸協(xié)議（T=0）協(xié)議,它是IC卡推薦

6、使用的通信協(xié)議。2.1?命令　　命令包含1個(gè)連續(xù)4字節(jié)的命令頭,用CLA、INS、P1和P2以及1個(gè)可變長(zhǎng)度的條件體來表示。　　命令頭定義如下：　　◇CLA：指令類別,除"FF"外的任何值;　　◇INS：在指令類別中的指令碼,當(dāng)最低位是"0",并且高位半字節(jié)既不是"6"也不是"9"時(shí),INS才有效;　　◇P1、P2完成INS的參數(shù)字節(jié)?！　l件體定義如下：　　◇Lc（發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）占1個(gè)字節(jié),在命令中定義為發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù),取值范圍是1～255?！　　驞ata為將要發(fā)送的命令數(shù)據(jù)域,字節(jié)數(shù)由Lc定義?！　　驦e（接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）占1個(gè)字節(jié),指出命令響應(yīng)中預(yù)期的數(shù)據(jù)最大字節(jié)數(shù)。Le的取值范圍是0

7、～255。如果Le=0,預(yù)期數(shù)據(jù)字節(jié)的最大長(zhǎng)度是256?！　】赡艿拿罱Y(jié)構(gòu)的4種情況定義如表2所列。表2　　命令全部由終端應(yīng)用層（TAL）初始化。它通過終端傳輸層（TTL）向卡發(fā)送1個(gè)由5個(gè)字節(jié)組成的命令頭,并等待一個(gè)過程字節(jié)。2.2?過程字節(jié)　　卡收到命令后,緊接著返回一個(gè)過程字節(jié)給TTL,指明下一步該作什么,如表3所列。表3　　在（1）、（2）情況中,TTL完成動(dòng)作后將等待另一個(gè)過程字節(jié)。在（3）情況中,